小明作品：干嘛非当芙蓉姐姐-浅析进气道隐身技术

作者 龙腾日月
（读者群：32285317）
小文一篇，权当抛砖引玉……
    俄罗斯五代原型机T50的首飞唤起了公众对于其航空工业实力的强烈关注，对T50设计思想分析和性能推测就没有停止过。起初，由于只有T50首飞时的小段视频作为分析资料，对于T50的分析大多局限于整体而没有细节。近日在网络上流传的T50进气道正面清晰照片为偶们分析T50提供了很好的素材，也成就了现在异常流行的“毛五悲剧”。网友们对T50采用弯度很小的S形进气道恶评如潮，纷纷大呼“T50隐身性能悲剧了”，以至于上军网不顺便踩一脚毛子五代机都不好意思出来见人。其主要理由就是现代隐身飞机为了遮挡发动机风扇叶片都采用了S形隐身进气道设计，而T50的发动机叶片竟然非常不和谐地裸露在众人的视野中。其实，进气道乃至飞机隐身技术是隐身与各方面性能指标权衡的艺术，进气道隐身并没有固定模式可以遵循。是否采用S形进气道对发动机叶片进行遮挡，也不是判断一型飞机隐身性能优劣的标准。路人皆知的芙蓉姐姐总喜欢把自己的肉体扭曲成怪异的S形，难道性能尖端的五代作战飞机非要把自己的进气道也弄成神似芙蓉姐姐腰肢的模样就叫隐身了么？
雷达隐身原理
    雷达隐身就是控制和降低军用目标的雷达特征，迫使敌方电子探测系统和武器平台降低其战斗效力，从而提高军用目标的突防能力和生存能力。狭义地说，雷达隐身就是反雷达的隐身技术。一般说来，雷达隐身代表了各种相互矛盾的要求之间的一个折衷，其利和弊两方面最后应得以平衡。例如，当修改目标外形设计以获得雷达隐身时，雷达截面在一个观察角范围内的减少通常伴随着在另一些观察角上的增加，并且外形的修改又往往会带来飞行器的气动特性方面的问题。我们己经知道，如果使用雷达吸波材料，则可通过在材料内能量的耗散来实现雷达隐身，而在其他方向上的RCS电平可保持相对不变，但此时也是以增加重量、体积和表面维护问题为代价的，使目标的有效载荷和作用距离受到影响。因此，每一种雷达隐身的方法都包含了它自己的折衷选择方式，而它们又决定于特定目标和武器平台的使用，以及其他诸多因素。如果没有给出这些特定的信息，就不能进行折衷选择。在有些情况下，雷达截面的减小不能被证明是合算的，而有时雷达截面的减小又不能得到保证。一方面，对雷达隐身的要求并不是减小得越多越好，另一方面，无论采用什么方法，雷达截面的减少量都是以逐步增高的成本为代价的。由于每一个特定的目标都会提出自己的特殊问题，因此不可能对普遍的情况建立一种最佳的RCS设计方法。T50的进气道设计也是整机气动布局，整机结构设计，发动机进气要求和隐身指标综合全盘考虑的结果。单从其进气道隐身设计角度出发是无法对整机隐身性能和整机作战性能做出合理的分析的。
    飞机和导弹等飞行器的发动机进气道，是大口径空腔结构的典型代表。进入空腔的电磁波经过腔内壁的多次反射和空气压缩机叶片的反射后，可在入射方向产生10分贝以上的RCS贡献，构成飞行器头部区域的一个强散射回波源，因此分析并降低进气道的RCS已经成为世界各国隐身技术领域的一个重要的研究课题。国外在现代飞机设计中对改善进气道的隐身性能非常重视,也提出了不少有效的方案。如洛克希德公司的SR-71采用三元超声速进气道,它有一个巨大的可移动中心锥控制气流,这个中心锥和管道产生一个窄的环形气流通道,使大多数波长的雷达波不能进入。中心锥高度后掠,它反射的大多数雷达波远离雷达源方向,从而获得良好的隐身效果。而F-117则采用进气道格栅的办法。进气道格栅使大多数雷达波由于过长而不能进入。但由于先进战术战斗机的动力对于进气要求较高，则不能使用带格栅的进气道,而是用S弯形的进气道和发动机前端安装的雷达波阻挡装置。如X-32采用可变进气道导流叶片,在低速度大功率时,阻挡装置叶片会扭转打开,巡航时,叶片会收紧,从而减小雷达横截面。
进气道隐身技术途径
    进气道的RCS值主要来自于内管道的腔体效应和唇口的直接反射。目前，国际上对进气道雷达隐身的措施主要有隐身外形设计、格栅吸波技术、吸波结构唇口和进气道内涂覆吸波涂料等4种。
隐身外形设计是指在进气道设计时就采用RCS较小的外形方案，主要包括两个方面：进气道形式的选取和唇口外形隐身设计。各种形式的进气道中，埋入式进气道的雷达隐身效果最好，它的进口面完全避开了雷达波入射方向，即使有绕射波束进人，经腔体效应后形成的散射波也因方向与雷达来波的不同而几乎不会形成回波,但是埋入式进气道总压恢复系数较低，一般用于对地巡航导弹或者喷气动力的反舰导弹。机头进气道的隐身效果最差，因为它正对雷达波，而且进气道轴线与发动机轴线基本重合，不仅腔体效应强，而且极易形成发动机叶片对雷达波的直接反射;机身进气道由于进口平面的中心与发动机轴线有相当的距离，一般其内管道都呈S形，不会产生发动机叶片对雷达波的直接反射，而且经腔体反射后形成的散射波方向更为散乱，在雷达波人射方向上的回波强度更弱。无隔道超声速进气道（就是大家所熟悉的“鼓包进气道”，改型进气道被我国的枭龙04战斗机所采用）由于在进口处有一个鼓包，先将大部分人射波散射到不重要的方向，有效地减弱腔体效应，同时可在更大的角度范围内遮挡进气道，避免发动机叶片对从其他方向人射的雷达波形成直接反射。现代飞机在设计唇口的外形时，通常将侧面唇口后掠，使照射到该唇口的雷达波集中反射到某个不重要的方向上去，F/A-18E/F型战斗机甚至采用了双斜切唇口设计。唇口的后掠角尽量与飞机其他部件的后掠角相同，使整个飞机只在某个方向上集中产生很强的反射波，而在其他方向上则只有很弱的回波。由于飞机的飞行速度很快，敌方雷达(尤其是机载雷达)很难在机头或机尾的方向之外长时间在某个方向上对目标机进行持续照射，从而使飞机获得雷达隐身的效果。
将吸波涂料喷涂到进气道内表面的某些部位，可使雷达波在进气道内多次反射时被大量吸收。进气道内用的吸波涂料与机身外表面用的不同，一是厚度更薄以减小对进气面积的影响;二是对涂料的理化性能要求更高，因为涂料一旦脱落将打坏发动机，造成飞行事故。另外，由于进气道内空间狭小，不便施工，所以喷涂工艺和可清除性等都与外表面用的不同。
格栅技术就是在进气道内适当的地方安装金属板，迫使进人的雷达波在内壁和格栅之间多次反射，一方面加强波的衰减，另一方面加大腔体出口电磁波的散乱程度，使回波强度减小。如果在格栅上再涂覆上吸波涂料，隐身效果将明显增强。但是，格栅将会改变进气道内的气流流场从而影响进气道的气动特性，因此必须经过严格的试验验证。F117隐身战斗轰炸机就在进气道口部位采用了格栅隐身技术。另外现在有一种新兴的进气道格栅隐身技术出现，就是“吸波导流体”技术。龙腾下篇文字会对T50进气道隐身技术手段猜测分析，那时再进行解释。
吸波结构唇口就是研制可吸收雷达波的材料和结构形式，将其应用到机翼前后缘和机身的某些关键部位，也可用于进气道唇口的结构设计。
S形进气道隐身性能分析
网络上对于S形进气道吹捧的卖点主要是：进气损失小，能够遮挡发动机叶片和可以能雷达波在进气道内多次反射逐渐衰弱。但其实进气道雷达反射源有三部分：进气道唇口，进气道体和发动机叶片处理。S形进气道只能照顾到后两者，而对于进气道唇口散射基本没有任何作用。而且，发动机叶片雷达波反射也是个复杂而综合的问题，并不是一个遮挡就能概括的。国内外对于S形进气道的理论和实验研究已经非常成熟。目前针对RCS外形隐身措施之一是将进气道设计成背负式,使机翼对进气道产生遮挡作用,同时将进气道内型设计成S弯形,以增加电磁波在进气道内反射次数,如美国B-2隐身轰炸机、X-45验证机等.对于两侧进气的飞机,也可采用S弯进气道,如F-35战斗机.背负式S弯形进气道的弯折方式是上下弯折,即进气口高于进气道底部;两侧进气的S弯形进气道弯折方式是水平弯折,即进气口位于进气道底部的一侧。
S形进气道的效果究竟如何，龙腾直接拿出国内一个S形进气道模型RCS测试情况进行分析。测试采用的进气道横截面为圆形,直径150mm,进气口与进气道底面距离850 mm,轴线是一个S弯形的曲线,采用全金属材料。采用转角扫频测试方法对进气道进行RCS测试.进气口方向定义为0°,从上向下看顺时针旋转为正,进气道旋转角范围为-90°-90°,入射波频率为10GHz。测试结果如下图。可以看到，S形进气道确实对于进气道隐身有一定效果，但是就像进气道RCS图所显示的，这种效果并不十分显著。
为了对比，龙腾再拿出另外一个进气道隐身设计技术方案的数据。该方案现以某型飞机进气道为研究对象,来分析涂与不涂吸波涂料时对进气道RCS的影响。我们选用的是一种厚度为0.7 mm的某型吸波涂料。结果如下图，对比前面采用S形进气道的结果，可以看到进气道整体RCS值下降更加显著。也就是说，在所有进气道隐身技术手段中，比单纯采用S形进气道更加有效的技术手段是存在的。当然，现代飞机设计中都是综合采用各种隐身手段，S形进气道可以作为整机隐身手段的一种。
发动机叶片对于雷达波的散射问题被称为“J.E.M(Jet Engine Modulation)效应”，就是喷气式飞机进气道中发动机的旋转叶片对雷达电磁波的调制效应。与网络上简单的认为发动机叶片反射雷达波可以破坏飞机的隐身性能不同，J.E.M效应其实对于敌方的雷达还是一种干扰。J.E.M效应对飞机机身的有用散射信号形成了一个大的干扰,这对防空导弹武器系统的雷达引信、制导系统的导引头和跟踪雷达来说是最大的危害之一。因为对引信来说,J.E.M效应会造成回波谱线展宽,使得引信出现早炸的可能;对制导系统,J.E.M效应会引起导引头的速度跟踪电路对J.E.M谱产生误跟踪而丢失真正的机身回波,导致制导误差加大而破坏了武器系统的正常工作;对采用振幅测角的跟踪雷达,J.E.M效应使目标角度回波包络受到随机调制,从而使雷达跟踪精度严重超差以致雷达不能正常跟踪目标。J.E.M效应对于飞机隐身性能的影响其实并不是由于其对敌方的雷达波有多强的反射效果，而是由于其带有己方飞机的发动机信号特征而导致己方隐身飞机容易被敌方进行型号识别。因而进气道是否需要遮挡发动机叶片是整机作战思想和性能综合要求所决定的，并非不遮挡就是不隐身。
综合使用各种隐身技术手段的S型进气道由于气流能量损失小，容易与飞机整体设计融合，可以让雷达波多次反射衰减等各种原因成为大家所熟知的进气道隐身设计方案,F22,F35和B2都采用了类似设计。但是这不意味着S型进气道就是唯一的进气道隐身技术途径，比如F117,X32就都没有采用这种设计。从俄罗斯五代机T50的整体设计上来看，隐身确实被毛子放在比较靠后的位置去考虑，也就是说在T50的各方面性能权衡上，隐身没有放在首要位置。但是绝不意味着T50就不隐身。从T50整机隐身设计上来看，全机通过翼身融合来避免机翼与机身之间的角形结构反射，机头的菱形设计明显是通过表面镜面反射将敌方的雷达波反射到次要方向，其机翼、平尾和边条前缘基本平行从而将来射雷达波集中反射到无关方向，这与F22和F23的隐身设计非常类似。我们怎么可以说这样一架综合考虑隐身和全机综合指标的先进战斗机不具备隐身性能呢？难道非要把进气道扭曲成芙蓉姐姐的样子才是隐身飞机么？
至于T50的进气道究竟采用了什么隐身技术手段，T50整体性能大概如何，请关注龙腾后续博文。

作者 龙腾日月
（读者群：32285317）
小文一篇，权当抛砖引玉……
    俄罗斯五代原型机T50的首飞唤起了公众对于其航空工业实力的强烈关注，对T50设计思想分析和性能推测就没有停止过。起初，由于只有T50首飞时的小段视频作为分析资料，对于T50的分析大多局限于整体而没有细节。近日在网络上流传的T50进气道正面清晰照片为偶们分析T50提供了很好的素材，也成就了现在异常流行的“毛五悲剧”。网友们对T50采用弯度很小的S形进气道恶评如潮，纷纷大呼“T50隐身性能悲剧了”，以至于上军网不顺便踩一脚毛子五代机都不好意思出来见人。其主要理由就是现代隐身飞机为了遮挡发动机风扇叶片都采用了S形隐身进气道设计，而T50的发动机叶片竟然非常不和谐地裸露在众人的视野中。其实，进气道乃至飞机隐身技术是隐身与各方面性能指标权衡的艺术，进气道隐身并没有固定模式可以遵循。是否采用S形进气道对发动机叶片进行遮挡，也不是判断一型飞机隐身性能优劣的标准。路人皆知的芙蓉姐姐总喜欢把自己的肉体扭曲成怪异的S形，难道性能尖端的五代作战飞机非要把自己的进气道也弄成神似芙蓉姐姐腰肢的模样就叫隐身了么？
雷达隐身原理
    雷达隐身就是控制和降低军用目标的雷达特征，迫使敌方电子探测系统和武器平台降低其战斗效力，从而提高军用目标的突防能力和生存能力。狭义地说，雷达隐身就是反雷达的隐身技术。一般说来，雷达隐身代表了各种相互矛盾的要求之间的一个折衷，其利和弊两方面最后应得以平衡。例如，当修改目标外形设计以获得雷达隐身时，雷达截面在一个观察角范围内的减少通常伴随着在另一些观察角上的增加，并且外形的修改又往往会带来飞行器的气动特性方面的问题。我们己经知道，如果使用雷达吸波材料，则可通过在材料内能量的耗散来实现雷达隐身，而在其他方向上的RCS电平可保持相对不变，但此时也是以增加重量、体积和表面维护问题为代价的，使目标的有效载荷和作用距离受到影响。因此，每一种雷达隐身的方法都包含了它自己的折衷选择方式，而它们又决定于特定目标和武器平台的使用，以及其他诸多因素。如果没有给出这些特定的信息，就不能进行折衷选择。在有些情况下，雷达截面的减小不能被证明是合算的，而有时雷达截面的减小又不能得到保证。一方面，对雷达隐身的要求并不是减小得越多越好，另一方面，无论采用什么方法，雷达截面的减少量都是以逐步增高的成本为代价的。由于每一个特定的目标都会提出自己的特殊问题，因此不可能对普遍的情况建立一种最佳的RCS设计方法。T50的进气道设计也是整机气动布局，整机结构设计，发动机进气要求和隐身指标综合全盘考虑的结果。单从其进气道隐身设计角度出发是无法对整机隐身性能和整机作战性能做出合理的分析的。
    飞机和导弹等飞行器的发动机进气道，是大口径空腔结构的典型代表。进入空腔的电磁波经过腔内壁的多次反射和空气压缩机叶片的反射后，可在入射方向产生10分贝以上的RCS贡献，构成飞行器头部区域的一个强散射回波源，因此分析并降低进气道的RCS已经成为世界各国隐身技术领域的一个重要的研究课题。国外在现代飞机设计中对改善进气道的隐身性能非常重视,也提出了不少有效的方案。如洛克希德公司的SR-71采用三元超声速进气道,它有一个巨大的可移动中心锥控制气流,这个中心锥和管道产生一个窄的环形气流通道,使大多数波长的雷达波不能进入。中心锥高度后掠,它反射的大多数雷达波远离雷达源方向,从而获得良好的隐身效果。而F-117则采用进气道格栅的办法。进气道格栅使大多数雷达波由于过长而不能进入。但由于先进战术战斗机的动力对于进气要求较高，则不能使用带格栅的进气道,而是用S弯形的进气道和发动机前端安装的雷达波阻挡装置。如X-32采用可变进气道导流叶片,在低速度大功率时,阻挡装置叶片会扭转打开,巡航时,叶片会收紧,从而减小雷达横截面。
进气道隐身技术途径
    进气道的RCS值主要来自于内管道的腔体效应和唇口的直接反射。目前，国际上对进气道雷达隐身的措施主要有隐身外形设计、格栅吸波技术、吸波结构唇口和进气道内涂覆吸波涂料等4种。
隐身外形设计是指在进气道设计时就采用RCS较小的外形方案，主要包括两个方面：进气道形式的选取和唇口外形隐身设计。各种形式的进气道中，埋入式进气道的雷达隐身效果最好，它的进口面完全避开了雷达波入射方向，即使有绕射波束进人，经腔体效应后形成的散射波也因方向与雷达来波的不同而几乎不会形成回波,但是埋入式进气道总压恢复系数较低，一般用于对地巡航导弹或者喷气动力的反舰导弹。机头进气道的隐身效果最差，因为它正对雷达波，而且进气道轴线与发动机轴线基本重合，不仅腔体效应强，而且极易形成发动机叶片对雷达波的直接反射;机身进气道由于进口平面的中心与发动机轴线有相当的距离，一般其内管道都呈S形，不会产生发动机叶片对雷达波的直接反射，而且经腔体反射后形成的散射波方向更为散乱，在雷达波人射方向上的回波强度更弱。无隔道超声速进气道（就是大家所熟悉的“鼓包进气道”，改型进气道被我国的枭龙04战斗机所采用）由于在进口处有一个鼓包，先将大部分人射波散射到不重要的方向，有效地减弱腔体效应，同时可在更大的角度范围内遮挡进气道，避免发动机叶片对从其他方向人射的雷达波形成直接反射。现代飞机在设计唇口的外形时，通常将侧面唇口后掠，使照射到该唇口的雷达波集中反射到某个不重要的方向上去，F/A-18E/F型战斗机甚至采用了双斜切唇口设计。唇口的后掠角尽量与飞机其他部件的后掠角相同，使整个飞机只在某个方向上集中产生很强的反射波，而在其他方向上则只有很弱的回波。由于飞机的飞行速度很快，敌方雷达(尤其是机载雷达)很难在机头或机尾的方向之外长时间在某个方向上对目标机进行持续照射，从而使飞机获得雷达隐身的效果。
将吸波涂料喷涂到进气道内表面的某些部位，可使雷达波在进气道内多次反射时被大量吸收。进气道内用的吸波涂料与机身外表面用的不同，一是厚度更薄以减小对进气面积的影响;二是对涂料的理化性能要求更高，因为涂料一旦脱落将打坏发动机，造成飞行事故。另外，由于进气道内空间狭小，不便施工，所以喷涂工艺和可清除性等都与外表面用的不同。
格栅技术就是在进气道内适当的地方安装金属板，迫使进人的雷达波在内壁和格栅之间多次反射，一方面加强波的衰减，另一方面加大腔体出口电磁波的散乱程度，使回波强度减小。如果在格栅上再涂覆上吸波涂料，隐身效果将明显增强。但是，格栅将会改变进气道内的气流流场从而影响进气道的气动特性，因此必须经过严格的试验验证。F117隐身战斗轰炸机就在进气道口部位采用了格栅隐身技术。另外现在有一种新兴的进气道格栅隐身技术出现，就是“吸波导流体”技术。龙腾下篇文字会对T50进气道隐身技术手段猜测分析，那时再进行解释。
吸波结构唇口就是研制可吸收雷达波的材料和结构形式，将其应用到机翼前后缘和机身的某些关键部位，也可用于进气道唇口的结构设计。
S形进气道隐身性能分析
网络上对于S形进气道吹捧的卖点主要是：进气损失小，能够遮挡发动机叶片和可以能雷达波在进气道内多次反射逐渐衰弱。但其实进气道雷达反射源有三部分：进气道唇口，进气道体和发动机叶片处理。S形进气道只能照顾到后两者，而对于进气道唇口散射基本没有任何作用。而且，发动机叶片雷达波反射也是个复杂而综合的问题，并不是一个遮挡就能概括的。国内外对于S形进气道的理论和实验研究已经非常成熟。目前针对RCS外形隐身措施之一是将进气道设计成背负式,使机翼对进气道产生遮挡作用,同时将进气道内型设计成S弯形,以增加电磁波在进气道内反射次数,如美国B-2隐身轰炸机、X-45验证机等.对于两侧进气的飞机,也可采用S弯进气道,如F-35战斗机.背负式S弯形进气道的弯折方式是上下弯折,即进气口高于进气道底部;两侧进气的S弯形进气道弯折方式是水平弯折,即进气口位于进气道底部的一侧。
S形进气道的效果究竟如何，龙腾直接拿出国内一个S形进气道模型RCS测试情况进行分析。测试采用的进气道横截面为圆形,直径150mm,进气口与进气道底面距离850 mm,轴线是一个S弯形的曲线,采用全金属材料。采用转角扫频测试方法对进气道进行RCS测试.进气口方向定义为0°,从上向下看顺时针旋转为正,进气道旋转角范围为-90°-90°,入射波频率为10GHz。测试结果如下图。可以看到，S形进气道确实对于进气道隐身有一定效果，但是就像进气道RCS图所显示的，这种效果并不十分显著。
为了对比，龙腾再拿出另外一个进气道隐身设计技术方案的数据。该方案现以某型飞机进气道为研究对象,来分析涂与不涂吸波涂料时对进气道RCS的影响。我们选用的是一种厚度为0.7 mm的某型吸波涂料。结果如下图，对比前面采用S形进气道的结果，可以看到进气道整体RCS值下降更加显著。也就是说，在所有进气道隐身技术手段中，比单纯采用S形进气道更加有效的技术手段是存在的。当然，现代飞机设计中都是综合采用各种隐身手段，S形进气道可以作为整机隐身手段的一种。
发动机叶片对于雷达波的散射问题被称为“J.E.M(Jet Engine Modulation)效应”，就是喷气式飞机进气道中发动机的旋转叶片对雷达电磁波的调制效应。与网络上简单的认为发动机叶片反射雷达波可以破坏飞机的隐身性能不同，J.E.M效应其实对于敌方的雷达还是一种干扰。J.E.M效应对飞机机身的有用散射信号形成了一个大的干扰,这对防空导弹武器系统的雷达引信、制导系统的导引头和跟踪雷达来说是最大的危害之一。因为对引信来说,J.E.M效应会造成回波谱线展宽,使得引信出现早炸的可能;对制导系统,J.E.M效应会引起导引头的速度跟踪电路对J.E.M谱产生误跟踪而丢失真正的机身回波,导致制导误差加大而破坏了武器系统的正常工作;对采用振幅测角的跟踪雷达,J.E.M效应使目标角度回波包络受到随机调制,从而使雷达跟踪精度严重超差以致雷达不能正常跟踪目标。J.E.M效应对于飞机隐身性能的影响其实并不是由于其对敌方的雷达波有多强的反射效果，而是由于其带有己方飞机的发动机信号特征而导致己方隐身飞机容易被敌方进行型号识别。因而进气道是否需要遮挡发动机叶片是整机作战思想和性能综合要求所决定的，并非不遮挡就是不隐身。
综合使用各种隐身技术手段的S型进气道由于气流能量损失小，容易与飞机整体设计融合，可以让雷达波多次反射衰减等各种原因成为大家所熟知的进气道隐身设计方案,F22,F35和B2都采用了类似设计。但是这不意味着S型进气道就是唯一的进气道隐身技术途径，比如F117,X32就都没有采用这种设计。从俄罗斯五代机T50的整体设计上来看，隐身确实被毛子放在比较靠后的位置去考虑，也就是说在T50的各方面性能权衡上，隐身没有放在首要位置。但是绝不意味着T50就不隐身。从T50整机隐身设计上来看，全机通过翼身融合来避免机翼与机身之间的角形结构反射，机头的菱形设计明显是通过表面镜面反射将敌方的雷达波反射到次要方向，其机翼、平尾和边条前缘基本平行从而将来射雷达波集中反射到无关方向，这与F22和F23的隐身设计非常类似。我们怎么可以说这样一架综合考虑隐身和全机综合指标的先进战斗机不具备隐身性能呢？难道非要把进气道扭曲成芙蓉姐姐的样子才是隐身飞机么？
至于T50的进气道究竟采用了什么隐身技术手段，T50整体性能大概如何，请关注龙腾后续博文。